УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЬЮТЕРА И КОМПЬЮТЕРНЫЙ СТОЛ С ОХЛАЖДАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2006 года по МПК G06F1/20 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для охлаждения тепловыделяющих элементов компьютера.

Известно устройство охлаждения тепловыделяющих элементов компьютера, состоящее из одного или нескольких теплосъемников, установленных на охлаждаемых компонентах, теплоотводящего или холодильного устройства и радиатора, отдающего теплоту окружающему пространству (теплоотводящее устройство поддерживает температуру теплосъемника не ниже температуры среды, контактирующей с радиатором, холодильное устройство поддерживает температуру теплосъемника ниже температуры среды, контактирующей с радиатором). Недостатком устройства охлаждения являются значительные габариты радиатора, требующегося для передачи окружающему пространству значительных тепловых потоков, выделяемых мощными процессорами современных компьютеров. При использовании одного или нескольких радиаторов, расположенных внутри корпуса компьютера, значительно возрастают габариты корпуса компьютера. При применении внешнего радиатора, расположенного снаружи корпуса и соединенного с ним шлангами теплоотводящей системы, усложняется общая компоновка компьютера, затрудняется его обслуживание, снижается степень его мобильности, связанная со сложностью оперативного отсоединения системного блока от теплоотводящей системы.

("Вы и Ваш компьютер", 2005, №3, с.13-19 "К вопросу охлаждения процессоров: "новое" - хорошо забытое старое").

Целью изобретения является обеспечение значительной мощности охлаждения тепловыделяющих элементов компьютерного блока при снижении его габаритов и сохранении высокой степени мобильности системного блока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство охлаждения выполнено в виде многокаскадного устройства, состоящего из двух и более теплоотводящих и/или холодильных устройств, последовательно передающих теплоту от тепловыделяющих элементов компьютера к внешнему радиатору, отдающему теплоту окружающему пространству, в котором каскады конструктивно отделены друг от друга, но выполнены с возможностью обеспечения плотного теплового контакта между радиатором начального каскада и теплосъемником следующего.

Первый каскад расположен внутри системного блока и обеспечивает теплоотвод от тепловыделяющих элементов компьютера к радиатору, выполненному в виде стенки корпуса компьютера. Второй каскад расположен снаружи системного блока и обеспечивает отвод теплоты от теплосъемника, контактирующего с охлаждаемой стенкой корпуса компьютера, к внешнему радиатору, отдающему полученную теплоту окружающему пространству либо следующему теплоотводящему устройству каскада.

Предпочтительно в качестве внутреннего теплоотводящего устройства каскада применено одно или несколько устройств замкнутого испарительного охлаждения (тепловые трубки), радиаторы которых составляют одну или несколько стенок корпуса, охлаждаемую теплосъемником или теплосъемниками внешнего каскада.

В качестве внутреннего теплоотводящего устройства могут быть применены теплопроводящие стержни.

Теплота от тепловыделяющих элементов охлаждаемой стенке корпуса компьютера может передаваться также потоком воздуха, циркуляция которого внутри корпуса компьютера обеспечивается конвекцией либо внутренним вентилятором.

В качестве внутреннего холодильного устройства каскада могут быть применены термоэлектрические элементы.

Предпочтительно корпус компьютера закрыт и звукоизолирован.

В качестве внешнего каскада может быть применено парокомпрессионное или абсорбционное холодильное устройство, устройство замкнутого испарительного охлаждения "тепловая трубка" или устройство жидкостного охлаждения.

В качестве внешнего каскада может быть применено устройство, входящее в состав многозональной системы кондиционирования воздуха в помещениях - многозональной парокомпрессионной сплит-системы, работающей на хладагентах, либо многозональной системы с "фанкойлами", охлаждающими помещения при помощи циркулирующей охлажденной жидкости. Теплосъемник внешнего каскада подсоединяют к данному устройству при помощи гибких или полужестких теплоизолированных трубопроводов.

Теплосъемник внешнего каскада устройства охлаждения предпочтительно представляет собой панель размерами не меньше охлаждаемой стороны корпуса компьютера, на которую устанавливается компьютер охлаждаемой стороной корпуса вниз. Предпочтительно теплосъемник внешнего каскада либо весь внешний каскад устройства охлаждения встроены в компьютерный стол, предназначенный для размещения компьютера и подключаемых к нему периферийных устройств.

Теплосъемник внешнего каскада устройства охлаждения может быть выполнен в виде панели, соответствующей по размерам охлаждаемой стороне корпуса компьютера, прикрепляемой к охлаждаемой стороне корпуса при помощи разъемного соединения либо укладываемой на нее и соединенной при помощи гибких или полужестких трубопроводов с теплоотводящим или холодильным устройством.

При применении холодильного устройства, поддерживающего температуру теплосъемника, охлаждающего стенку компьютера ниже комнатной температуры, зона корпуса компьютера, содержащая охлаждаемые тепловыделяющие элементы, теплоизолирована со всех сторон, кроме теплопередающей стенки. Внешняя сторона теплосъемника холодильного устройства, не контактирующая с охлаждаемой стенкой корпуса компьютера, также теплоизолирована. Другая зона корпуса компьютера, содержащая устройства, предназначенные для установки или подключения внешних источников информации, не теплоизолирована либо снабжена устройствами подогрева для предотвращения выпадения конденсата на рабочих поверхностях из атмосферного воздуха.

При применении внешнего каскада устройства охлаждения, полностью встроенного в компьютерный стол, радиатор внешнего каскада предпочтительно выполнен в виде одной или нескольких панелей, выполняющих функцию конструктивных элементов компьютерного стола.

Использование заявленного изобретения позволит получить следующий технический результат.

Устройство охлаждения позволит отводить и рассеивать в окружающую среду при помощи габаритного внешнего радиатора значительные тепловые потоки от тепловыделяющих элементов компьютера, при этом системный блок компьютера может быть в любой момент отсоединен от внешнего каскада устройства охлаждения. Отсутствие необходимости в габаритных внутренних радиаторах с большой площадью теплоотдачи позволит уменьшить размеры системного блока без потери его функциональности. В частности, устройство позволит эффективно охлаждать ноутбуки с пассивным охлаждением при их работе в интенсивном режиме.

Включение теплосъемников внешнего каскада системы охлаждения либо всего внешнего каскада системы охлаждения в состав компьютерного стола позволит эффективно организовать компьютеризированное рабочее место с мощной бесшумной или малошумящей системой охлаждения, не занимающей полезное пространство помещения и не портящей интерьер.

Включение теплосъемников внешнего каскада системы охлаждения в состав многозональной системы кондиционирования воздуха позволит организовать эффективное и бесшумное охлаждение компьютера и компьютеризированного рабочего места при минимальных экономических и энергетических затратах.

Данное устройство охлаждения даст возможность отказаться от приточной воздушной системы охлаждения системного блока компьютера. Закрытый звукоизолированный корпус компьютера позволит снизить уровень шумов, издаваемых компьютером и уменьшит запыленность внутренних элементов компьютера. При использовании внешнего холодильного устройства охлаждения производительность компьютера может быть существенно повышена за счет существенного снижения температуры работающих электронных компонентов, при этом риск выпадения конденсата на охлаждаемых электронных устройствах может быть сведен к минимуму вследствие возможности обеспечения герметичности корпуса и его паро- и теплоизоляции.

Работа вариантов устройства охлаждения осуществлена следующим образом.

Теплота от центрального процессора компьютера при помощи тепловой трубки передается участку нижней стенки корпуса компьютера.

Теплота от процессора видеокарты передается при помощи тепловой трубки другому участку нижней стенки корпуса компьютера.

Теплота от блока питания передается при помощи тепловой трубки третьему участку нижней стенки корпуса компьютера.

Нагретый воздух, циркулирующий внутри тепло- и звукоизолированного корпуса и охлаждающий остальные тепловыделяющие электронные элементы системного блока, проходит через ребра радиатора с большой поверхностью теплообмена, прикрепленного к нижней стенке корпуса компьютера, при этом циркулирующий воздух охлаждается, отдавая теплоту радиатору. Радиатор передает полученную теплоту нижней стенке корпуса компьютера.

Компьютер устанавливается нижней стенкой на панель теплосьемника внешнего каскада устройства охлаждения, которая закреплена в соответствующем месте компьютерного стола.

Панель теплосъемника может являться частью теплоотводящей испарительной системы ("тепловой трубки"), в которую входят радиатор, который может быть выполнен в виде задней и боковых панелей компьютерного стола с большой суммарной поверхностью теплоотдачи, и соединяющие теплосъемник и радиатор трубопроводы. Теплота от нижней стенки компьютера передается теплосъемнику, а от него по теплопередающим трубопроводам радиатору, который рассеивает полученную теплоту в окружающее пространство.

Панель теплосъемника, закрепленная в соответствующем месте компьютерного стола, может являться одним из охладителей многозональной сплит-системы кондиционирования, соединенным с центральным блоком системы, находящимся снаружи здания, при помощи тонких медных теплоизолированных трубопроводов. В этом случае температура панели теплосъемника, а следовательно, и нижней стенки компьютера поддерживается значительно ниже комнатной. Корпус компьютера при данном варианте охлаждения должен быть теплоизолирован (за исключением нижней стенки), во избежание конденсации на нем атмосферной влаги и непроизводительных потерь холода, вырабатываемого сплит-системой. Температура электронных компонентов, находящихся внутри корпуса, также будет поддерживаться значительно ниже комнатной, однако вследствие плотно закрытого корпуса конденсации влаги на них не происходит. Водяные пары, проникающие в небольшом количестве внутрь корпуса совместно с атмосферным воздухом через неплотности корпуса, будут конденсироваться в наиболее холодной зоне, то есть на нижней стенке корпуса компьютера, откуда при помощи мелкопористого капиллярного канала сконденсированная влага будет удаляться наружу и испаряться.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для охлаждения тепловыделяющих элементов компьютера. Технический результат - обеспечение значительной мощности охлаждения тепловыделяющих элементов компьютерного блока при снижении его габаритов и сохранении высокой степени мобильности системного блока. Достигается тем, что в устройстве охлаждения, выполненном в виде многокаскадного устройства, состоящего из двух и более теплоотводящих и/или холодильных устройств, последовательно передающих теплоту от тепловыделяющих элементов компьютера к внешнему радиатору, отдающему теплоту окружающему пространству, каскады конструктивно отделены друг от друга, но выполнены с возможностью обеспечения плотного теплового контакта между радиатором начального каскада и теплосъемником следующего. Первый каскад расположен внутри компьютера и передает теплоту от тепловыделяющих элементов стенке компьютера. Второй каскад выполнен в виде компьютерного стола, который отбирает теплоту от стенки компьютера и по трубопроводу передает внешнему теплоотдающему устройству либо непосредственно рассеивает полученную теплоту в окружающее пространство. 2 н. и 19 з.п. ф-лы.

1. Устройство охлаждения тепловыделяющих элементов компьютера, отличающееся тем, что устройство выполнено многокаскадным и состоит из двух и более теплоотводящих и/или холодильных устройств, размещенных внутри и/или снаружи корпуса компьютера, последовательно передающих теплоту от тепловыделяющих элементов компьютера к внешнему радиатору, отдающему теплоту окружающему пространству, в котором устройства конструктивно отделены друг от друга, но выполнены с возможностью обеспечения плотного теплового контакта между радиатором первичного теплоотводящего или холодильного устройства каскада и теплосъемником следующего за ним теплоотводящего или холодильного устройства.2. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что одно или несколько первичных теплоотводящих или холодильных устройств каскада расположены внутри корпуса компьютера и выполнены с возможностью передачи теплоты от тепловыделяющих элементов к радиатору, выполненному в виде одной или нескольких стенок корпуса компьютера.3. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что в качестве внутреннего теплоотводящего устройства применены устройство замкнутого испарительного охлаждения "тепловая трубка", и/или теплопроводящие стержни, и/или система внутренней вентиляции корпуса компьютера.4. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что в качестве внутреннего холодильного устройства каскада применены термоэлектрические элементы.5. Устройство охлаждения по п.2, отличающееся тем, что корпус компьютера закрыт и звукоизолирован.6. Устройство охлаждения по п.2, отличающееся тем, что часть корпуса, содержащая охлаждаемые элементы, теплоизолирована со всех сторон, кроме теплопередающей стенки.7. Устройство охлаждения по п.2, отличающееся тем, что внешнее устройство каскада расположено снаружи корпуса компьютера и выполнено с возможностью отбора теплоты от теплопередающей стенки компьютера с последующей передачей полученной теплоты окружающему пространству либо следующему устройству каскада.8. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что в качестве внешнего теплоотводящего устройства каскада применено устройство замкнутого испарительного либо циркуляционного жидкостного охлаждения.9. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что в качестве внешнего холодильного устройства каскада применено парокомпрессионное или абсорбционное холодильное устройство.10. Устройство охлаждения по п.9, отличающееся тем, что в качестве внешнего холодильного устройства каскада применено устройство, входящее в состав многозональной системы кондиционирования воздуха в помещениях.11. Устройство охлаждения по п.2, отличающееся тем, что теплосъемник внешнего теплоотводящего или холодильного устройства представляет собой панель размерами не меньше теплопередающей стенки корпуса компьютера, на которую устанавливается компьютер теплопередающей стенкой вниз.12. Устройство охлаждения по п.2, отличающееся тем, что теплосъемник внешнего теплоотводящего или холодильного устройства представляет собой панель с размерами, соответствующими размерам теплопередающей стенки корпуса компьютера, прикрепляемую к теплопередающей стенке при помощи разъемного соединения, при этом панель подсоединена к теплоотводящему или холодильному устройству посредством гибких или полужестких трубопроводов.13. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что теплосъемник внешнего теплоотводящего или холодильного устройства является составной частью компьютерного стола.14. Устройство охлаждения по п.1, отличающееся тем, что радиатор внешнего теплоотводящего или холодильного устройства является составной частью компьютерного стола.15. Компьютерный рабочий стол для размещения компьютера и подключаемых к нему периферийных устройств, отличающийся тем, что стол содержит одну или несколько панелей, представляющих собой теплосъемники теплоотводящего или холодильного устройства, выполненных с возможностью плотного теплового контакта панелей с одной или несколькими сторонами корпуса компьютера.16. Компьютерный стол по п.15, отличающийся тем, что теплосъемники соединены с теплоотводящим или холодильным устройством при помощи гибких или полужестких трубопроводов.17. Компьютерный стол по п.15, отличающийся тем, что в качестве теплоотводящего устройства применено устройство замкнутого испарительного охлаждения.18. Компьютерный стол по п.15, отличающийся тем, что в качестве теплоотводящего устройства применено устройство циркуляционного или проточного жидкостного охлаждения.19. Компьютерный стол по п.15, отличающийся тем, что в качестве холодильного устройства применено автономное парокомпрессионное или абсорбционное холодильное устройство либо устройство, входящее в состав многозональной системы кондиционирования воздуха.20. Компьютерный стол по п.15, отличающийся тем, что теплоотводящее или холодильное устройство входит в состав компьютерного стола.21. Компьютерный стол по п.20, отличающийся тем, что теплоотдающая часть теплоотводящего или холодильного устройства выполнена в виде одной или нескольких панелей, входящих в состав компьютерного стола.